كيفية تحقيق قوالب قنوات التبريد المعقدة من خلال الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد؟

一, حدود قنوات التبريد النموذجية: حدود مزدوجة للكفاءة والجودة
يتم استخدام تقنية الحفر المتقاطع لتصنيع قنوات تبريد القالب الكلاسيكي، ومعايير التصميم محدودة بمدى استقامة مسار المعالجة. على سبيل المثال، السطح الفاصل لقالب مصد السيارة يحتاج إلى الحفر لتوفير مساحة لدائرة مياه التبريد. مع ذلك، من الصعب الحفاظ على المسافة بين دائرة الماء وسطح تجويف القالب كما هي، مما يؤدي إلى اختلافات كبيرة في أداء التبريد. وفقًا لبيانات الصناعة، فإن القوالب النموذجية لا تبرد إلا بنسبة 30% إلى 50% من الوقت اللازم لها، ويمكن أن يستغرق التبريد ما يصل إلى 70% من الوقت المستغرق لصنع القالب. حوالي 40٪ من معدل الخردة للمنتج ناتج بشكل مباشر عن التبريد غير المتساوي.
أيضًا، صنع القوالب المعقدة يتضمن معالجة الكتل والربط، الأمر الذي لا يزيد من احتمالية حدوث أخطاء أثناء التجميع فحسب، بل يقلل أيضًا من عمر القالب. على سبيل المثال، كان لا بد من إصلاح قالب أحد أجزاء السيارة كثيرًا بسبب استمرار انسداد دائرة مياه التبريد. وتكلف صيانة هذا أكثر من 2 مليون يوان سنويًا. توضح هذه المشكلات كيف أن التصنيع التقليدي ليس دائمًا هو أفضل طريقة لصنع قوالب عالية الجودة-.
2، خطوة كبيرة إلى الأمام في تكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد: تتيح الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد "التصميم الحر" و"القولبة المتكاملة" لقنوات التبريد باستخدام طرق مثل ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) وذوبان شعاع الإلكترون (EBM). وتبين الأشياء الثلاثة التالية فوائدها الرئيسية:
1. درجات الحرية الهندسية: نهر غير منتظم يتناسب مع تجويف القالب
يتخطى تصميم قناة التبريد المتوافقة الحدود الهندسية للحفر القياسي ويمكنه تغيير مسار المياه ليناسب انحناء سطح تجويف القالب. على سبيل المثال، تستخدم إدخالات التبريد المتوافقة من Zhongrui Technology لقوالب الأجهزة المنزلية برنامج محاكاة للحفاظ على المسافة بين مسار مياه التبريد وسطح تجويف القالب في حدود 2 مم. يؤدي هذا إلى خفض دورة التشكيل بالحقن بنسبة 35% ومعدل تحريف المنتج بنسبة 60%. من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد، قامت شركة Diamond Tool Company في الولايات المتحدة بتغيير قطر قناة مياه التبريد من 11.11 ملم إلى 8 ملم مع الحفاظ على مساحة المقطع العرضي- كما هي. وهذا يجعل معدل تدفق سائل التبريد وكفاءة التبادل الحراري متساويين.
2. تحسين الطوبولوجيا: جعل الأشياء أخف وزنا والجمع بين الوظائف
يمكن للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أن تصنع تصميمات خفيفة الوزن مثل الهياكل الشبكية، والتي تستخدم مواد أقل مع الحفاظ على قوتها. على سبيل المثال، تعمل قناة التبريد الشبكية المجوفة من Platinum لقوالب شفرات محرك الطائرات على خفض الوزن بنسبة 40% وتحسين كفاءة التبريد إلى 2.3 مرة مقارنة بالتصميمات القياسية. كما يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تصنع أجزاء مثل الفوهات الساخنة والميزونات العازلة في وقت واحد، مما يقلل من الأخطاء أثناء التجميع. إذا استخدمت شركة ما الطباعة ثلاثية الأبعاد لخفض عدد قطع الفوهة الساخنة من 12 إلى 3، فسيتم تقليل الوقت المستغرق لتجميعها معًا بنسبة 80%، ويتم حل مشكلة الفجوة التي تحدث عندما تتوسع الأشياء وتتقلص مع الحرارة تمامًا.
3. ابتكار المواد: كيف يمكن استخدام السبائك عالية الأداء بطرق مختلفة
يمكن أن تستخدم الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك الفولاذ القالب (مثل 18Ni300 وH13)، والسبائك - ذات درجة الحرارة العالية (مثل Inconel 718)، وسبائك الألومنيوم (مثل AlSi10Mg)، والمزيد، لتلبية احتياجات ظروف العمل المتنوعة. على سبيل المثال، مسحوق 18Ni300 من شركة Jiangsu Weilari يحتوي على مستوى أكسجين أقل من 0.03%، وكثافة الجزء المطبوع تزيد عن 99.5%، وعمر افتراضي يزيد عن ضعف عمر القوالب النموذجية. وفي مجال مركبات الطاقة الجديدة، تستخدم إحدى الشركات الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع هياكل المحركات المصنوعة من سبائك الألومنيوم مع قنوات تبريد حلزونية. وهذا يقلل الوزن بنسبة 50% ويعزز كفاءة تبديد الحرارة بنسبة 30%.
3، الاستخدام الصناعي: بدءًا من الإنتاج العالي-إلى الاستخدام على نطاق واسع
تم استخدام قوالب التبريد المطابقة للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في جميع أنحاء العالم، وكان لها تأثير كبير على الاقتصاد وجودة المنتجات.
1. قوالب الحقن: تعزيز مضاعف للجودة والكفاءة
تتم طباعة قالب مشبك أمان السيارة الذي يستخدمه Shantou Ruixiang Mould بواسطة معدات Huashu High tech FS271M. وهذا يقلل وقت التبريد من 25 ثانية إلى 13 ثانية، ودورة إنتاج القطعة الواحدة من 43.6 ثانية إلى 31.6 ثانية، ويزيد الكفاءة بنسبة 27.5%. كما ارتفعت كفاءة التبريد لإدراج القالب من 15% إلى 22%، ويبلغ معدل اعتماد المنتج الآن 99.2%. قامت شركة Audi Germany بتقليل الوقت المستغرق لتصنيع أقواس المحرك المصنوعة من سبائك الألومنيوم بنسبة 40% وكمية الطاقة التي تستخدمها بنسبة 25% عن طريق استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لصنع قوالب صب القوالب-.
2. قوالب الصب بالقالب: مستويات جديدة من الأداء في المواقف شديدة الحرارة
في صناعة صب سبائك المغنيسيوم-، تقوم إحدى الشركات بتصنيع قوالب القوالب من قوالب الفولاذ المطبوعة ثلاثية الأبعاد (CX). لقد زاد عمر القالب من 80,000 مرة إلى 150,000 مرة، وانخفضت تكلفة كل قطعة بنسبة 40%.. 3يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا إجراء تغييرات سريعة على القوالب. من خلال طباعة قوالب الاختبار، قامت شركة تصنع الإلكترونيات الاستهلاكية بتقليص الوقت المستغرق لصنع عناصر جديدة من ستة أشهر إلى شهرين.
3. المواقف الخاصة: حلول مصممة خصيصًا للظروف القاسية جدًا
يستخدم الفريق الهندي Octane Racing معدات EOS M290-2 FLX لطباعة غلاف محرك العجلة. يحتوي هذا السكن على قناة تبريد حلزونية ويزن 1.3 كجم فقط، وهو أقل بنسبة 50% من التصميمات التقليدية. كما أنه يلبي متطلبات تبديد الحرارة لدرجات حرارة عالية تصل إلى 600 درجة. في الصناعة الطبية، قامت إحدى الشركات بزيادة توحيد التبريد إلى 98% عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد لقوالب زرع العظام المصنوعة من سبائك التيتانيوم. وهذا يمنع التشققات التي يمكن أن تحدث عند تسخين القوالب بالطرق التقليدية.